JPH03165098A - 冷却システム - Google Patents
冷却システムInfo
- Publication number
- JPH03165098A JPH03165098A JP1303386A JP30338689A JPH03165098A JP H03165098 A JPH03165098 A JP H03165098A JP 1303386 A JP1303386 A JP 1303386A JP 30338689 A JP30338689 A JP 30338689A JP H03165098 A JPH03165098 A JP H03165098A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- flow rate
- flow
- cooling
- refrigerant
- flow velocity
- Prior art date
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- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/851—Dispositions of multiple connectors or interconnections
- H10W72/874—On different surfaces
- H10W72/877—Bump connectors and die-attach connectors
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
冷却システムに係り、特に伝導冷却および浸漬冷却に伴
う、液冷の冷却システムに関し、複数の発熱素子に対す
る各冷却部分における冷媒の流量のバラツキを無くし、
各冷却部公金てが同レベルの流量とすることを目的とし
、少なくとも、基板に実装された複数の発熱素子対応に
冷媒を分岐供給してなる冷媒供給大流路を有する冷却プ
レートＡと、該複数の発熱素子の熱を奪った冷媒を帰還
する冷媒帰還大流路を有する冷却プレートＢとを有して
なる冷却システムに於いて、前記冷媒が分岐する各々の
地点の手前での流速を検出する流速検出手段と、その上
下動により各分岐点の流体抵抗を調節する手段とを、前
記冷却プレートＡに設け、該流速検出手段からの信号を
得て、該流体抵抗調整手段を駆動する駆動制両手段を有
するよう構成する。
う、液冷の冷却システムに関し、複数の発熱素子に対す
る各冷却部分における冷媒の流量のバラツキを無くし、
各冷却部公金てが同レベルの流量とすることを目的とし
、少なくとも、基板に実装された複数の発熱素子対応に
冷媒を分岐供給してなる冷媒供給大流路を有する冷却プ
レートＡと、該複数の発熱素子の熱を奪った冷媒を帰還
する冷媒帰還大流路を有する冷却プレートＢとを有して
なる冷却システムに於いて、前記冷媒が分岐する各々の
地点の手前での流速を検出する流速検出手段と、その上
下動により各分岐点の流体抵抗を調節する手段とを、前
記冷却プレートＡに設け、該流速検出手段からの信号を
得て、該流体抵抗調整手段を駆動する駆動制両手段を有
するよう構成する。
本発明は、冷却システムに係り、特に伝導冷却および浸
漬冷却に伴う、液冷の冷却システムに関するものである
。
漬冷却に伴う、液冷の冷却システムに関するものである
。
近年、液冷の冷却システムにおいては、冷媒の供給路と
帰還路とを別個に設けたタイプが用いられる傾向がある
。これは、冷却能力に優れ、高密度実装による素子の発
熱量の増大に伴う冷却に適している。
帰還路とを別個に設けたタイプが用いられる傾向がある
。これは、冷却能力に優れ、高密度実装による素子の発
熱量の増大に伴う冷却に適している。
以下、本例においては、冷却の一例として熱伝導冷却に
ついて説明する。
ついて説明する。
〔従来の技術］
以下、従来のシステムを第３図を用いて説明する。
その内部に冷媒が循環する冷媒供給大流路４１が形成さ
れ、且つその冷媒供給大流路４１からは基板３１に実装
された複数の発熱素子３２に対して冷媒が噴射されるよ
うノズル３６が形成された冷却プレートＡ３３及び、複
数の発熱素子３２が発する熱を冷媒への熱伝達により供
給時よりも高温となった冷媒が帰還する冷媒帰還大流路
４２を有する冷却プレートＢ３４とをシール材 ４０を
介して図示しない締めつけ固着を行い、１枚の冷却プレ
ートを構成する。
れ、且つその冷媒供給大流路４１からは基板３１に実装
された複数の発熱素子３２に対して冷媒が噴射されるよ
うノズル３６が形成された冷却プレートＡ３３及び、複
数の発熱素子３２が発する熱を冷媒への熱伝達により供
給時よりも高温となった冷媒が帰還する冷媒帰還大流路
４２を有する冷却プレートＢ３４とをシール材 ４０を
介して図示しない締めつけ固着を行い、１枚の冷却プレ
ートを構成する。
一方、冷却プレートＡ３３には、加工時の孔が形成され
るため、その孔に対して封止セン３７によりその機密が
保たれ、更に冷却プレートＡ３３゜Ｂ３４の上部には、
冷媒の配管と接続される接続部品３８が設けられている
。
るため、その孔に対して封止セン３７によりその機密が
保たれ、更に冷却プレートＡ３３゜Ｂ３４の上部には、
冷媒の配管と接続される接続部品３８が設けられている
。
更に、冷却プレートＢ３４の発熱素子３２側面はコンテ
ナ３９を介して基板３１とボルト等により固着され、他
方、複数の発熱素子３２の実装位置に対応して弾性伝熱
体３５が形成され、その弾性伝熱体３５の発熱素子３２
側一端には伝熱板４３がロウ付は等により溶着されてい
る。
ナ３９を介して基板３１とボルト等により固着され、他
方、複数の発熱素子３２の実装位置に対応して弾性伝熱
体３５が形成され、その弾性伝熱体３５の発熱素子３２
側一端には伝熱板４３がロウ付は等により溶着されてい
る。
次に上記のように構成された冷却システムの作用を説明
すると、冷媒供給大流路４１からノズル３６を介して噴
射された冷媒は、伝熱板４３に衝突し、その時に熱伝達
によって発熱素子３２が発する熱を奪う。そして、供給
時よりも高温となった冷媒は、先の冷媒供給大流路４１
とは別ルートの冷媒帰還大流路４２を通って帰還される
。
すると、冷媒供給大流路４１からノズル３６を介して噴
射された冷媒は、伝熱板４３に衝突し、その時に熱伝達
によって発熱素子３２が発する熱を奪う。そして、供給
時よりも高温となった冷媒は、先の冷媒供給大流路４１
とは別ルートの冷媒帰還大流路４２を通って帰還される
。
しかしながら、従来の冷却システムにおいては、流路が
並列タイプだと冷却プレート入り口から出口までの流体
総抵抗は減少するものの、複数の発熱素子に冷媒を供給
する各々の分岐点における冷媒の流量にバラツキが生じ
てしまう。
並列タイプだと冷却プレート入り口から出口までの流体
総抵抗は減少するものの、複数の発熱素子に冷媒を供給
する各々の分岐点における冷媒の流量にバラツキが生じ
てしまう。
これは、冷媒供給大流路からノズルへの分岐部分、素子
冷却部分から冷媒帰還大流路への流体抵抗（冷媒同士の
摩擦）によるものが大きい。
冷却部分から冷媒帰還大流路への流体抵抗（冷媒同士の
摩擦）によるものが大きい。
上記のようにバラツキが発生すると、発熱素子の冷却に
もバラツキが発生し、冷却能力に支障をきたす欠点があ
った。
もバラツキが発生し、冷却能力に支障をきたす欠点があ
った。
従って、本発明は、複数の発熱素子に対する各分岐点に
おける冷媒の流量のバラツキを抑え、各分岐点での流量
を均一化することを目的とするものである。
おける冷媒の流量のバラツキを抑え、各分岐点での流量
を均一化することを目的とするものである。
かかる目的は、少なくとも、基板１に実装された複数の
発熱素子２対応に冷媒を分岐供給してなる冷媒供給大流
路１１を有する冷却プレートＡ３と、 該複数の発熱素子２の熱を奪った冷媒を帰還する冷媒帰
還大流路１２を有する冷却プレートＢ４とを有してなる
冷却システムに於いて、前記冷媒が分岐する各々の地点
の手前での流速を検出する流速検出手段１３と、 その上下動により各分岐点の流体抵抗を調節する手段２
２とを、前記冷却プレートＡ３に設け、該流速検出手段
１３からの信号を得て、該流体抵抗調整手段２２を駆動
する駆動制御手段１５を有することを特徴とする冷却シ
ステム、により達成される。
発熱素子２対応に冷媒を分岐供給してなる冷媒供給大流
路１１を有する冷却プレートＡ３と、 該複数の発熱素子２の熱を奪った冷媒を帰還する冷媒帰
還大流路１２を有する冷却プレートＢ４とを有してなる
冷却システムに於いて、前記冷媒が分岐する各々の地点
の手前での流速を検出する流速検出手段１３と、 その上下動により各分岐点の流体抵抗を調節する手段２
２とを、前記冷却プレートＡ３に設け、該流速検出手段
１３からの信号を得て、該流体抵抗調整手段２２を駆動
する駆動制御手段１５を有することを特徴とする冷却シ
ステム、により達成される。
冷却プレート内に流れる冷媒総流量をＱとすると、各ノ
ズル６（総数０本、なお本例ではｎ＝５）内、すなわち
各々の素子冷却部分に流れる流量はＱ／ｎが理想的であ
る。冷媒供給大流路で分岐部分以外の流量はミ １ｎｌｅｔ−ｐ間：Ｑ ｐ−ｑ間；Ｑ・（ｎ−１）／ｎ ｑ−ｒ間：Ｑ・（ｎ−２）／ｎ ｒ−ｓ間：Ｑ・２ ／ ｎ ｓ−を間：Ｑ／ｎ と必然的に定められる。
ズル６（総数０本、なお本例ではｎ＝５）内、すなわち
各々の素子冷却部分に流れる流量はＱ／ｎが理想的であ
る。冷媒供給大流路で分岐部分以外の流量はミ １ｎｌｅｔ−ｐ間：Ｑ ｐ−ｑ間；Ｑ・（ｎ−１）／ｎ ｑ−ｒ間：Ｑ・（ｎ−２）／ｎ ｒ−ｓ間：Ｑ・２ ／ ｎ ｓ−を間：Ｑ／ｎ と必然的に定められる。
本発明においては、この定められた値を得るために、各
分岐部分の各流速を検出して、その検出信号により各分
岐点の流体抵抗を、調節流体抵抗調整手段２２を上下動
に移動させて調整することによって、冷媒の冷却部分へ
の流量のバラツキをなくすことができる。
分岐部分の各流速を検出して、その検出信号により各分
岐点の流体抵抗を、調節流体抵抗調整手段２２を上下動
に移動させて調整することによって、冷媒の冷却部分へ
の流量のバラツキをなくすことができる。
以下、本発明の実施例を第１図および第２図を用いて詳
細に説明する。
細に説明する。
第１図は、本発明の詳細な説明する図であり、第２図は
、第１図におけるＡ−Ａ”断面図である。
、第１図におけるＡ−Ａ”断面図である。
図において、１は基板、２は発熱素子、３は冷却プレー
トＡ、４は冷却プレートＢ、５は弾性伝熱体、６はノズ
ル、７は封止セン、８は接続部品。
トＡ、４は冷却プレートＢ、５は弾性伝熱体、６はノズ
ル、７は封止セン、８は接続部品。
９はコンテナ、１０はシール材、１１は冷媒供給大流路
、１２は冷媒帰還大流路、１３は流速検出手段、１４は
流量読取器、１５は駆動制御手段。
、１２は冷媒帰還大流路、１３は流速検出手段、１４は
流量読取器、１５は駆動制御手段。
１６はシャフト、１７は突起、１８はベローズ。
１９はスライダ、２０はフランジ、２１は伝熱板。
２２は流体抵抗調整手段をそれぞれ示す。
尚、図において、同一符号を付したものは同一対象物を
それぞれ示す。
それぞれ示す。
第１図に示されるように、その内部に冷媒が循環する冷
媒供給大流路１１が形成され、且つその冷媒供給大流路
１１からは基板１に実装された複数の発熱素子２に対し
て冷媒が噴射されるようノズル６が形成された冷却プレ
ートＡ３及び、複数の発熱素子２が発する熱を冷媒との
熱伝達により供給時よりも高温となった冷媒が帰還する
冷媒帰還大流路２を有する冷却プレートＢ４とをシール
材１０を介して図示しない締めつけ固着を行い、１枚の
冷却プレートを構成する。
媒供給大流路１１が形成され、且つその冷媒供給大流路
１１からは基板１に実装された複数の発熱素子２に対し
て冷媒が噴射されるようノズル６が形成された冷却プレ
ートＡ３及び、複数の発熱素子２が発する熱を冷媒との
熱伝達により供給時よりも高温となった冷媒が帰還する
冷媒帰還大流路２を有する冷却プレートＢ４とをシール
材１０を介して図示しない締めつけ固着を行い、１枚の
冷却プレートを構成する。
この冷却プレートＡ３には、各分岐部分に対してその分
岐部分の手前での流速を検出する、例えば円錐台状の物
体の底面に箔が取りつけられ、この箔に冷媒供給大流路
１１を流れる冷媒が衝突し、そのたわみによる流体力に
より流速を求める流速検出手段１３が設けられる。
岐部分の手前での流速を検出する、例えば円錐台状の物
体の底面に箔が取りつけられ、この箔に冷媒供給大流路
１１を流れる冷媒が衝突し、そのたわみによる流体力に
より流速を求める流速検出手段１３が設けられる。
その流速検出手段１３の出力光には流速検出手段１３が
求めた流速を流量に変換演算する流量読取器１４が設け
られている。
求めた流速を流量に変換演算する流量読取器１４が設け
られている。
その流量読取手段１４の出力光には、後述説明する流体
抵抗調整手段２２をシャフト１６を介して各々独立に、
且つ基板１方向に対して上下動方向に駆動させる駆動制
御手段１５に接続されている。
抵抗調整手段２２をシャフト１６を介して各々独立に、
且つ基板１方向に対して上下動方向に駆動させる駆動制
御手段１５に接続されている。
この流体抵抗調整手段２２は第２図にその具体的構造を
示す通り、シャフト１６の先にフランジ２０を介して円
形状の突起１７が固着されており、その突起１７の両側
を弾性体であるベローズ１８によって被覆されている。
示す通り、シャフト１６の先にフランジ２０を介して円
形状の突起１７が固着されており、その突起１７の両側
を弾性体であるベローズ１８によって被覆されている。
実際に突起１７を上昇／下降させる時はこのベローズ１
８の伸縮によってその動作がなされる。更にこのベロー
ズ１８の両側には、ベローズ１８をガイドするよう一端
はフランジ２０と接触し、他端は冷却プレートＡ３と固
着されるスライダ１９が形成されている。上述した突起
１７は通常時は冷媒供給大流路１１の内路に先端が若干
入り込む程度に設定されている。
８の伸縮によってその動作がなされる。更にこのベロー
ズ１８の両側には、ベローズ１８をガイドするよう一端
はフランジ２０と接触し、他端は冷却プレートＡ３と固
着されるスライダ１９が形成されている。上述した突起
１７は通常時は冷媒供給大流路１１の内路に先端が若干
入り込む程度に設定されている。
最も縮まった時のベローズ１８の内径が突起１７の断面
積よりも大きいものである。
積よりも大きいものである。
更に、冷却プレートＡ３には、加工時の孔が形成される
ため、その孔に対して封止セン７によりその機密が保た
れ、更に冷却プレートＡ３．Ｂ４の上部には、冷媒の配
管と接続される接続部品８が設けられている。
ため、その孔に対して封止セン７によりその機密が保た
れ、更に冷却プレートＡ３．Ｂ４の上部には、冷媒の配
管と接続される接続部品８が設けられている。
また、冷却プレートＢ４の発熱素子２側面はコンテナ９
を介して基板１とボルト等により固着され、他方、複数
の発熱素子２の実装位置に対応して弾性伝熱体５が形成
され、その弾性伝熱体５の発熱素子２側一端には伝熱板
２１がロウ付は等により溶着されている。
を介して基板１とボルト等により固着され、他方、複数
の発熱素子２の実装位置に対応して弾性伝熱体５が形成
され、その弾性伝熱体５の発熱素子２側一端には伝熱板
２１がロウ付は等により溶着されている。
次に上記のように構成された冷却システムの作用を説明
すると、冷媒供給大流路１１からノズル６を介して噴射
された冷媒は、伝熱板２１に衝突し、その時に熱伝達に
よって発熱素子２が発する熱を奪う。そして、供給時よ
りも高温となった冷媒は、先の冷媒供給大流路１１とは
別ルートの冷媒帰還大流路１２を通って帰還される。
すると、冷媒供給大流路１１からノズル６を介して噴射
された冷媒は、伝熱板２１に衝突し、その時に熱伝達に
よって発熱素子２が発する熱を奪う。そして、供給時よ
りも高温となった冷媒は、先の冷媒供給大流路１１とは
別ルートの冷媒帰還大流路１２を通って帰還される。
上記のようにノズル６から冷媒を噴射するにあたって、
各分岐点ｐ−を点付近に設けられた上述の流速検出手段
１３により各分岐部分の手前での流速を検出し、各々流
量読取手段１４により各分岐部分の手前での流量を演算
する。その演算した各分岐部分の手前での流量を示す信
号を駆動制御手段１５に通知し、この駆動制御手段１５
で各冷却部分の流量から総合的に判断して各分岐部分に
おける流量抵抗調整手段２２の突起１７の上下動の動き
をシャフト１６に伝動して各突起対応に独立に制御する
。具体的には、その流量が大であればシャフト１６を駆
動してベローズ１８を縮め突起１７を下降して流体抵抗
を大とし、一方、流量が小であればシャフト １６を駆
動してベローズ１８を伸ばして突起１７を上昇させ流体
抵抗を小なるものになるよう制御して各分岐部分の流体
抵抗を殆ど同一にして、冷媒における各分岐部分の流量
のバラツキをなくす。
各分岐点ｐ−を点付近に設けられた上述の流速検出手段
１３により各分岐部分の手前での流速を検出し、各々流
量読取手段１４により各分岐部分の手前での流量を演算
する。その演算した各分岐部分の手前での流量を示す信
号を駆動制御手段１５に通知し、この駆動制御手段１５
で各冷却部分の流量から総合的に判断して各分岐部分に
おける流量抵抗調整手段２２の突起１７の上下動の動き
をシャフト１６に伝動して各突起対応に独立に制御する
。具体的には、その流量が大であればシャフト１６を駆
動してベローズ１８を縮め突起１７を下降して流体抵抗
を大とし、一方、流量が小であればシャフト １６を駆
動してベローズ１８を伸ばして突起１７を上昇させ流体
抵抗を小なるものになるよう制御して各分岐部分の流体
抵抗を殆ど同一にして、冷媒における各分岐部分の流量
のバラツキをなくす。
従って、流量のバラツキが無くなり、基板１に実装され
た発熱素子２の冷却を均一に行うことができる。
た発熱素子２の冷却を均一に行うことができる。
尚、上記本実施例においては、伝導液冷の場合について
説明したが、なにもこれに限定されるものでなく、その
他衝突噴流型の浸漬冷却にも適用可能である。
説明したが、なにもこれに限定されるものでなく、その
他衝突噴流型の浸漬冷却にも適用可能である。
〔発明の効果〕
以上詳細に説明したように本発明においては、各々の冷
却部分への流量が均一に制御されるので、冷却効率が向
上する。
却部分への流量が均一に制御されるので、冷却効率が向
上する。
また、何らかの原因により冷媒の物性が変化しても（例
えば、冷媒温度が低温から高温に移った）このシステム
で各冷却部への流量配分が制御でき、システムの保守性
が向上する。
えば、冷媒温度が低温から高温に移った）このシステム
で各冷却部への流量配分が制御でき、システムの保守性
が向上する。
第１図は、本発明の詳細な説明する図であり、第２図は
、第１図におけるＡ−Ａ”断面図であり、 第３図は、従来の構造を示す図である。 図において、 １ −−−−−−−・・・・基板、 ２−−−−−−−
−−−−一発熱素子。 ３ ・・・〜・−・−・冷却プレートＡ。 ４−−−一−・−・・・冷却プレートＢ。 １１−−−−−−−−一・−・−冷媒供給大流路。 １２・・−・・・・−・・・−冷媒帰還大流路。 １３ −−−−−−−−−−一流速検出手段。 １５−−−−−−−−・・−駆動制御手段。 ２ −・・−・−流体抵抗調整手段。 をそれぞれ示す。
、第１図におけるＡ−Ａ”断面図であり、 第３図は、従来の構造を示す図である。 図において、 １ −−−−−−−・・・・基板、 ２−−−−−−−
−−−−一発熱素子。 ３ ・・・〜・−・−・冷却プレートＡ。 ４−−−一−・−・・・冷却プレートＢ。 １１−−−−−−−−一・−・−冷媒供給大流路。 １２・・−・・・・−・・・−冷媒帰還大流路。 １３ −−−−−−−−−−一流速検出手段。 １５−−−−−−−−・・−駆動制御手段。 ２ −・・−・−流体抵抗調整手段。 をそれぞれ示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 少なくとも、基板（１）に実装された複数の発熱素子
（２）対応に冷媒を分岐供給してなる冷媒供給大流路（
１１）を有する冷却プレートＡ（３）と、 該複数の発熱素子（２）の熱を奪った冷媒を帰還する冷
媒帰還大流路（１２）を有する冷却プレートＢ（４）と
を有してなる冷却システムに於いて、 前記冷媒が分岐する各々の地点の手前での流速を検出す
る流速検出手段（１３）と、 その上下動により各分岐点の流体抵抗を調節する手段（
２２）とを、前記冷却プレートＡ（３）に設け、 該流速検出手段（１３）からの信号を得て、該流体抵抗
調整手段（２２）を駆動する駆動制御手段（１５）を有
することを特徴とする冷却システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1303386A JPH03165098A (ja) | 1989-11-24 | 1989-11-24 | 冷却システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1303386A JPH03165098A (ja) | 1989-11-24 | 1989-11-24 | 冷却システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03165098A true JPH03165098A (ja) | 1991-07-17 |
Family
ID=17920396
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1303386A Pending JPH03165098A (ja) | 1989-11-24 | 1989-11-24 | 冷却システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03165098A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5293754A (en) * | 1991-07-19 | 1994-03-15 | Nec Corporation | Liquid coolant circulating system |
| US5522452A (en) * | 1990-10-11 | 1996-06-04 | Nec Corporation | Liquid cooling system for LSI packages |
-
1989
- 1989-11-24 JP JP1303386A patent/JPH03165098A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5522452A (en) * | 1990-10-11 | 1996-06-04 | Nec Corporation | Liquid cooling system for LSI packages |
| EP0817263A3 (en) * | 1990-10-11 | 1998-01-14 | Nec Corporation | Liquid cooling system for LSI packages |
| US5293754A (en) * | 1991-07-19 | 1994-03-15 | Nec Corporation | Liquid coolant circulating system |
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